Развитие методов автоматизированной настройки систем регулирования теплоэнергетических объектов

• Автор: Грязнов, Игорь Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА ПЕРВАЯ
АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ, СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.
АВТОМАТИЧЕСКАЯ И АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ НАСТРОЙКА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.
1.1 Адаптивное управление и адаптивные схемы.
1.2 Обзор применений методов адаптивного управления. Промышленные изделия.
1.3 Опыт применения и выводы по промышленному применению адаптивного управления.
1.4 Методы автоматической и автоматизированной настройки.
1.5 Сравнительная оценка предложенных методов настройки и практические рекомендации по выбору метода.
1.6 Постановка задачи.
ГЛАВА ВТОРАЯ
АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОСНОВНЫХ УЧАСТКОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОСВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОПТИМАЛЬНОСТИ.
2.1 Краткое описание объектов регулирования, перечень их основных систем и их краткая характеристика.
2.2 Экспериментальная оценка динамических характеристик основных участков теплоэнергетических установок и представление их апроксимирующими передаточными функциями.
2.3 Разработка рекомендаций для расчета усредненных и уточненных значений косвенных показателей оптимальности и оценка применимости полученных настроек.
2.4 Выводы по второй главе.
ГЛАВА ТРЕЛЬЯ
АНАЛИЗ РАБОТЫ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПО УСРЕДНЕННЫМ И УТОЧНЕННЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ ОПТИМАЛЬНОСТИ.
3.1 Порядок включения алгоритмов автоматической и автоматизированной настроек и необходимые условия для их работы на контроллерах Протар.

3.2 Анализ работы алгоритма автоматизированной настройки, реализованного в контроллере Протар-123(130) (с усредненными показателями оптимальности) на объектах различного класса.
3.3 Методика настройки двухконтурной схемы регулятора температуры перегретого пара котлоагрегата БКЗ-75/39 по уточненным косвенным показателям при работе на реальном объекте.
3.4 Методика настройки регулятора уровня котлоагрегата БКЗ-75/39 с помощью уточненных косвенных показателей оптимальности.
3.5 Настройка регулятора тепловой нагрузки котлоагрегата КВТК-100-150 по усредненным и уточненным косвенным показателям на различный показатель колебательности при работе на имитационной установке.
3.6 Выводы по третьей главе.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ НАСТРОЙКИ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ С УЧЕТОМ ЛЮФТА РЕГУЛИРУЮЩЕГО ОРГАНА.
4.1 Влияние люфта на качество функционирования системы регулирования.
4.2 Влияние косвенного показателя оптимальности ЬЗ на качество работы системы регулирования с люфтом.
4.3 Повышение качества работы АСР в системе автоматического регулирования с люфтом с помощью подпрограммы компенсации люфта.
4.4 Выводы по четвертой главе.
ГЛАВА ПЯТАЯ
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ КОНТРОЛЛЕРОВ ПРО ГАР В ПРОМЫШЛЕННЫХ СХЕМАХ.
5.1 Практические рекомендации по использованию Протаров для работы в системах автоматического регулирования реальных объектов.
5.2 Реализация систем автоматического регулирования парового котла БКЗ-75/39.
5.3 Реализация систем автоматического регулирования водогрейного котла КВТК-100-150.
5.4 Выводы по пятой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
П1.Переходные характеристики основных участков теплоэнергетических установок.
П.2 Функциональные схемы регуляторов котлоагрегатов.
П.З Акт о внедрении и использовании результатов диссертационной работы.
ВВЕДЕНИЕ
Одной из важнейших задач интенсификации производства является ускорение разработки и внедрения автоматических систем уг: явления как составной части технологических процессов. Известно, что ввод в эксплуатацию систем управления современными сложными технологическими процессами, как правило, занимает относительно много времени, требуя для своего выполнения больших контингентов пусконаладочного персонала. И, несмотря на это, как свидетельствует опыт, в большинстве случаев принятые в эксплуатацию системы управления оказываются настроенными далеко не оптимальным образом, что приводит к существенным экономическим потерям.
В подавляющем числе работ рассматриваются аналитические, графоаналитические и приближенные методы расчета по частотным характеристикам объекта управления. Разработанные к настоящему времени методы расчета параметров настройки систем регулирования по предварительно полученной модели [4, 20, 22, 37, 46, 47, 48, 49, 60, 61, 64], в том числе машинные методы расчета [17], могут быть использованы не только на стадии проектирования системы регулирования, но и на стадии ввода в действие, когда имеется возможность получения модели экспериментально. Однако, несмотря на известные достоинства аналитических методов определение параметров динамической настройки АСР по известной модели объекта, они не могут быть применены непосредственно для действующих систем регулирования.
Это вызвано прежде всего как организационными, так и принципиальными ограничениями, накладываемыми на возможность получения достоверной математической модели объекта [53], а также особенностями работ на стадии ввода АСР в действие.
Если при проектировании допускается получение численных значений параметров настройки с большей или меньшей погрешностью, то получаемый на стадии ввода АСР в действие результат должен быть окончательным, т.е. применяемые методы должны обеспечивать требуемую точность.
Процесс настройки не должен сопровождаться сильными нарушениями нормального режима работы объекта. Он должен допускать полную или частичную автоматизацию, поскольку число подлежащих настройке систем достигает порядка десятков и пусконаладочный персонал не в состоянии квалифицировано выполнить необходимый объем работ традиционными методами [53].
Как видно из вышесказанного, требования, предъявляемые к качеству настройки систем на стадии ввода их в действие значительно более жесткие, чем на стадии проектирования, что требует использования оптимизационных или адаптивных методов настройки. Разработке адаптивных систем управления посвящено ряд работ зарубежных и советских авторов [2, 3, 5, 15, 31, 43, 45, 50, 52, 53, 56, 63, 65, 70, 71,73]. Кроме того, динамические свойства как объекта управления, так и управляющих элементов меняются во времени, что может потребовать соответствующей подстройки системы в процессе ее эксплуатации.
Развитие микроэлектроники и микропроцессорной техники в последнее время позволяет создавать локальные функциональные блоки, позволяющие

Вариант блок-схемы процедуры типа “цикл в цикле” показан на рис. 14. В этом варианте имеются два вложенных друг в друга цикла прохождения операций; причем во внутреннем цикле на каждом шаге осуществляется эксперимент только на одной частоте. Эксперимент на двух частотах проводится только при переходе во внешний цикл, после очередного возврата во внутренний цикл эксперимент вновь осуществляется только на одной частоте. Таким образом, вариант процедуры типа “цикл в цикле” почти вдвое сокращает общее число экспериментов.
Содержание отдельных блоков схемы:
1. Включение системы регулирования в работу.
2. Ввод начальных значений фиксируемых коэффициентов модели объекта.
3. Установка в регуляторе некоторых начальных параметров настройки.
4. Подача на систему синусоидального воздействия с частотой равной
предполагаемой частоте резонанса С0(рез1) и оценка вектора частотной характеристики системы.
5. По оценки этого вектора определение двух оставшихся свободным коэффициентов модели.
6. Расчет оптимальных параметров настройки и резонансной частоты оптимально настроенной системы.
7. Сравнение полученных значений этих параметров с уже установленными в регуляторе. Если они достаточно близкие к установленным во внутреннем цикле настройка окончена и осуществляется переход во внутренний цикл; если же нет- происходит возврат в блок 3, т. е. установка в регуляторе новых параметров и повторение процедуры.
8. Производится эксперимент на частоте 0)(рез1) = 0)(рез) + Лео.
9. По результатам идентификации на частотах С0(рез) и Ю(рез1) оцениваются все четыре коэффициента модели объекта.
10. Два фиксируемых коэффициента сравниваются со значениями этих коэффициентов, которые были зафиксированы во внутреннем цикле. Если их значения окажутся близкими друг к другу, процесс настройки может считаться оконченным; в противном случае - возврат в блок 2 и повторение процедуры внутреннего цикла при новых фиксированных коэффициентах модели объекта.
Важным преимуществом этого варианта является то, что во внутреннем цикле процедуры оптимизации настройки можно осуществлять не косвенно по модели объекта (как это имеет место во всех адаптивных системах с идентификатором), а непосредственно по специально сформулированным критериям оптимальности (как это имеет место в поисковых системах). Однако в отличие от малоэффективных поисковых систем критерии оптимальности здесь имеют неэкстремальный характер, и определение настройки, удовлетворяющей этим критериям, может осуществляться расчетным, беспоисковым путем; кроме того, эти критерии относительно быстро идентифицируются.
Введение неэкстремальных показателей оптимальности дает следующие преимущества:
1. Упрощается контроль состояния системы в отношении соответствия оптимуму настройки - для этого достаточно оценить фактическое значение критерия и сравнить с его требуемым значением (напомним, что в процедуре с